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講演要旨

物質(分子)を創造し生活を豊かにする化学

 細見 彰 (26回生)

 新21世紀最初のノーベル化学賞は有機合成化学上、重要な成果を挙げた野依良治名大教授が受賞された。今年で100年目の節目のノーベル賞でもある。化学賞は昨年度も筑波大学の白川英樹教授に授与された。この方の専門も有機化学を基盤とする高分子(機能分子)化学である。また、昨年度は企業研究者の田中耕一氏の生体高分子(高次有機化合物)の構造決定に必要な手法の開発に対して授与された。日本から3年連続しての受賞者を出たということもさることなら、常々日本が世界をリードしていると言われている日本の有機化学が底力を見せつけ、世界的な評価が下されたことは真に喜ばしいことである。
 さて、周りを見回すと目に直接触れるものは勿論、外見からは分からない隠れたところでも多くの有機合成化学物質に取り囲まれている。人間の生活が如何に化学物質、それも化学者の智恵の結晶として創り出された多数の有機化学製品が必需品となっていて、それなくしては生きていけない状態になっていることに気づくと思う。病気になれば、薬を飲む。薬は大半が複雑な構造を持つ有機化合物である。人間の寿命は医薬の発達によって、随分延びた。古くは解熱鎮痛剤であるアスピリン、抗生物質であるペニシリンや最も新しく開発されたバンコマイシン、抗ガン剤のフルフラールや免疫抑制剤のセファロスポリン、FK506に至るまで各種病原菌に対応して、また、病気治療用に多くの種類の医薬品が創り出されてきた。
 机の前には学生の必需品であるパソコン、筆記用具、本、電話機、オーディオ製品などいろいろある。パソコンには多くの合成有機高分子が使われている。表示に使う液晶は有機合成によって作り出された有機化合物そのものから成り立っている。目に見えないところでは、半導体にも性能を永遠に維持するために欠かせない封止剤(エポキシ樹脂)が使われている。これはほんの一例である。多くの合成化学製品がないと、パソコンといえども全く機能しないことになる。有機合成化学のたまものである。
 最近、人工化学物質というと悪者のイメージが大衆に強く植え付けられているようである。たちの悪いマスコミの強い影響の所為であろう。しかし、多くの場合、節度を保ち、適材適所に適正量の化合物を使用すれば、問題を起こすことはない。害を起すのは使う人のモラルの低さによって引き起こされることが多い。誤解も甚だしいことである。これを書くマスコミ人が、化学物質を如何にふんだんにかつぞんざいに使用しているか、気付いていないことがある。正しく使うこと、これが大切なことは言うまでもない。化学を学ぶ学生に将来「化学の何を研究したいのか」と聞くと、多くの人が「環境問題をやりたい」と答える。化学を専攻する学生がこれでは答えにならない。化学物質は正しく使えば、何の問題もないのであるのだから。
 さて、有機化学の歴史は生命との関わり合いに始まる。人が病気になれば野草を薬として用い、狩猟の毒矢には天然の植物や動物の生産する成分が用いられた。これら物質の構造と化学的な性質を解明することが有機化学となり、有用生体物質の人工的合成への欲望が分子設計や反応設計による新反応を見つける有機合成化学の誕生となる原動力になった。
 20世紀における有機化学のめざましい進歩は、これらの生体関連物質の人工的な合成を可能にし、人類に大きな恩恵を与えた。例えば先に挙げた生体関連化合物などは、有機合成化学者ならばいとも簡単に合成できる。自然界とは関係のない多くの有用な合成化合物が人間の生活を豊かにし、寿命を伸ばし、病気治療に役立っている。なかでも、効き目が強く、副作用のない医薬品、害虫にだけ効く農薬、良い味や香りのする食品や化粧品などは、私たちの生活を健康で豊かなものにしてきた。そのためには新しい反応や反応剤の開発が重要になる。
 有機合成反応では原料を100%に近い効率で生成物に変えることが第一に求められる。これは欲しいものだけを作り出すことになり、余分な廃棄物を出さないことにもなる。環境に対する優しさの実現にもつながるわけである。
 もう一つは反応の高い選択性、例えば立体化学のコントロールである。一昔前にサリドマイド禍事件があった。ここに示す構造をもつサリドマイド睡眠剤を妊婦が常用することによって奇形児が生まれる例が頻繁に起こった事件である。あとで調べて分かったことであるが、立体異性体の(S)体のみがこの催奇性を引き起こしたのである。もう一方の立体異性体である(R)体ではなんら問題ないことが分かった。今後、薬を創るときに立体化学をコントロールすることが必須になってきた。すでに私達はこのコントロールを実現しつつある。
 「いちい」という木がある。平治元年天皇即位の折り、飛騨の国からこの木で作った笏しゃくを献上した。堅さ、重量感その目のつまり方などどれも他の材料で作った笏とは比較にならないほど優れていたので天皇家で評判となり、この木に一位の位にちなみ、「いちい」の名を付けたという。日本では昔から「いちい(一位)」の樹葉や皮は漢方薬として用いられ、利尿作用があるされている。また、最近「一位」の木が注目を集めている。日本原産の木でないのが残念だが、「西洋いちい」の木の樹皮からごく少量抽出された天然化学物質であるタキソールと呼ばれる非常に複雑な骨格を持つ天然有機化合物が卵巣ガンなど多くのガンに対して幅広い抗腫瘍性作用を示すことがわかり、その抗ガン剤としての利用が注目を集めている。タキソールは自然界にはわずかにしか存在しないため、天然からのタキソールの供給を成長の遅い「いちい」の木から求めることには無理がある。もし天然から調達しようとすると「いちい」の絶滅に繋がる。それこそ環境破壊である。しかし、現代の有機合成化学の発達により、この人工合成も行われ大量供給の道が拓かれた。現実に臨床に使用されている。
 薬は一つの基本構造のもの(これをリード化合物という)が開発されると、その周辺で置換基の僅かな違いあるもの、立体化学の違うもの、或いはもとの構造の一部だけを取り出して、これを基に新しく一群の化合物を合成し、その中で最もよい薬効を示し、種々の試験に合格したものを商品として売り出すことになる。その他、モネンシンやベレベトキシンと称される化合物も新しい型の抗生物質であり、また、抗ガン剤として注目を浴びている生理活性物質である。多くの立体化学を含んだ環状エーテルであり、これらの合成も達成されているが、そのためには常に新しい合成法を開発する必要に迫られている。
 最近、人間の感情をコントロールする微量有機化合物が脳内から次々に発見されている。主にペプチド類であるが、これも人工合成によって多量に供給可能になると、いろいろな病気の治療研究が進むことになるであろう。アラキドン酸カスケードといわれるプロスタグランジン類も、生体内の活性物質として重要な働きをしている。
 このような有機化合物の合成を行うためには、これまで知られているだけの合成法の組み合わせだけでは不可能なこともあるし、効率も悪くなる。そのために常に新しい反応を見つけ、その高効率性と高選択性を追求することが、今後の有機合成には求められる。私達はそれを専門に研究して、世の中に役に立つ有機化合物の合成手段を次々と実現している。
 筆者もこれまで多くの新反応を発見している。その筆頭はアリルシランを用いる高い選択性を示す炭素?炭素結合生成反応で、多くの求電子化合物の高効率的かつ高選択的なアリル化反応として、1976年に見つけた反応である。広範な普遍性のある反応として入手困難で高価な抗ガン剤や抗生物質などの生理活性化合物の合成のために世界中でよく利用され、多くの医薬品や農薬や天然化合物や有機材料の合成に役立っており、それ故この反応は「細見反応」と呼ばれている。最近の合成化学ではなくてはならない不動の地位を獲得している。また、従来合成困難であった非常に不安定な「カルボニルイリド」の実践的合成法の開発に成功した。この1,3-双極子試薬はテトラヒドロフラン骨格を有する天然有機化合物の立体特異的合成法となる。これらの数々の新反応の発見が評価され、2002年度の化学界最高の賞である日本化学会賞受賞に繋がった。
 人の左右の手を完全に重ね合わすことができない(化学の言葉を用いると互いに鏡像関係にあるという)ように、有機化合物は三次元構造をもち、その多くは空間における原子の配列だけの異なる立体異性体からなる。上に挙げたタキソール、モネンシン、ブレベトキシンもそうである。医薬品や人間の味覚、視覚には有機化合物の立体化学が深く関与している。一方の立体化学をもつ化合物のみは有効に働くが、もう一方は全く用をなさないばかりか、ある場合には重大な害を与えることがある。自由に立体異性体や位置異性体などを作りわける手段を精密有機合成と呼び、合成効率の向上とともに重要になる。厳密に決められた立体及び位置構造の化合物を合成する必要に迫られ、世の中に役立つ多くの有機合成化合物の創製のために、これまでにも多くの有用な合成反応を明らかにしてきた。さらに新しい有機合成法の開発を目指して、私達の地味で地を這うような努力によって生み出される基礎研究は次世代に引き継がれながら、有用な有機化合物の合成に繋げられる。このように有機合成化学が人類に貢献できることはまだまだ沢山ある。欲しいものだけを作り、世の中に役立つ有機化合物の合成のために、私たちの挑戦は果てしなく続く。
 これら新反応の発見(精密有機合成)とこれを用いる有用物質の開発を達成することとこれを自動化することが私達の夢である。


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